Zastanawiasz się, jak wydać pracę doktorską, habilitacyjną lub monografie? Chcesz dokonać zmian w stylistyce i interpunkcji tekstu naukowego? Nic prostszego! Zaufaj Wydawnictwu Borgis - wydawcy renomowanych książek i czasopism medycznych. Zapewniamy przede wszystkim profesjonalne wsparcie w przygotowaniu pracy, opracowanie dokumentacji oraz druk pracy doktorskiej, magisterskiej, habilitacyjnej. Dzięki nam nie będziesz musiał zajmować się projektowaniem okładki oraz typografią książki.

© Borgis - Balneologia Polska 3/2006, s. 176-181
Krystyna Czajka, Danuta Sziwa, Michał Drobnik, Teresa Latour
Porównanie właściwości mikroklimatu i aerozoli w wyrobiskach kopalnianych i naziemnych grotach solnych
The comparison of the microclimate and aerosols properties in the salt mines and the artificial salt chambers
z Zakładu Tworzyw Uzdrowiskowych, Poznań
Kierownik Zakładu: dr farm. Teresa Latour
Streszczenie
Opracowanie zawiera wyniki dotychczasowych badań składu chemicznego aerozolu wytwarzanego z solanek naturalnych i wody morskiej na otwartej przestrzeni oraz z różnego typu soli w obiektach zamkniętych (tzw. groty solne i wyrobiska kopalniane).
Wykazano różnice pomiędzy właściwościami aerozolu w badanych obiektach i ich uwarunkowania.
Wstęp
Aerozole solne mogą być wytwarzane pod wpływem czynników naturalnych (strefa nadmorska, podziemne wyrobiska solne) lub przy użyciu specjalnych technologii (różnego typu tężnie solankowe i obiekty budowane z brył soli – tzw. groty).
W każdym przypadku powstaje różny aerozol, zarówno pod względem składu chemicznego, jak też właściwości fizycznych. Oddziaływanie środowiska, w którym występują aerozole jest różne ze względu na udział także innych czynników, charakterystycznych dla poszczególnych obiektów, zwłaszcza lokalnego mikroklimatu i czasu ekspozycji na aerozol.
Badania aerozoli w strefie nadmorskiej, okołotężniowej i wyrobiskach solnych, prowadzone były przez różne zespoły – najpierw Instytutu Balneoklimatycznego, później Instytutu Medycyny Uzdrowiskowej od 1970 r. Dotyczyły one zarówno aerozolu i mikroklimatu jak również ich działania leczniczego w poszczególnych obiektach.
W latach 2003-2005 wykonane zostały przez pracowników Zakładu Tworzyw Uzdrowiskowych PZH badania aerozolu i mikroklimatu w kilku tzw. grotach solnych. Ich wyniki pozwalają na dokonanie analizy porównawczej oraz wskazanie różnic i podobieństw pomiędzy poszczególnymi obiektami wytwarzającymi aerozol solny.
Charakterystyka poszczególnych obiektów inhalacyjnych w Polsce
1. Tężnie solankowe i strefa nadmorska (1-7)
Aktualnie obiekty tężniowe znajdują się w trzech uzdrowiskach: Ciechocinku, Konstancinie i Inowrocławiu.
Najstarszy i największy (zarówno pod względem długości jak też wysokości ścian) wybudowany został w I połowie XIX wieku w Ciechocinku. Służył on do wstępnego zagęszczania wydobywanej tam solanki, z której następnie produkowano sól jadalną, a obecnie także ług i szlam leczniczy.
Tężnia w Konstancinie o kształcie wydłużonego sześcioboku jest obiektem mniejszym, wybudowanym w roku 1978.
Najpóźniej wybudowano tężnie w Inowrocławiu (lata 90. XX stulecia). Mają one kształt wieloboku.
Wszystkie obiekty działają na zasadzie cyrkulacji solanki. Wprowadza się ją rurociągiem przy użyciu pomp na górną część drewnianej konstrukcji tj. ścian wypełnionych tarniną. Spływając solanka zostaje rozbita na drobne krople i poddana jest działaniu światła, temperatury i ruchu powietrza (wiatru). Powoduje to wytwarzanie aerozolu solnego z równoczesnym odparowywaniem wody w stopniu zależnym od wysokości i powierzchni ścian tężni. W Konstancinie solanka rozpylana jest dodatkowo za pomocą specjalnego urządzenia rozpylającego, które znajduje się w przestrzeni wewnętrznej tężni – otoczonej jej ścianami. Skład chemiczny solanki cyrkulującej na tężniach w Konstancinie i Ciechocinku nie różni się istotnie, zwłaszcza pod względem zawartości jodków, magnezu i wodorowęglanów. Solanka podawana na tężnię w Inowrocławiu zawiera mniej jodków.
Wytwarzanie aerozolu w strefie nadmorskiej na polskim wybrzeżu jest uwarunkowane składem chemicznym wody morskiej Bałtyku oraz w znacznej mierze klimatem (siłą i częstotliwością wiatrów, porą roku, ilością dni słonecznych, temperaturą powietrza).
Zarówno ruch powietrza jak też inne czynniki mikroklimatu okołotężniowego i nadmorskiego są zmienne, zależne od pory roku, a w przypadku tężni zależne od usytuowania i położenia samej miejscowości. W niewielkim stopniu mogą one być więc korygowane.
2. Podziemne wyrobiska solne
Są to wydzielone przestrzenie w kopalniach soli, mające kontakt z systemem długich korytarzy i chodników, przez które przepływa powietrze z powierzchni ziemi. W Bochni komory wykorzystywane do terapii znajdują się na głębokości 230 m p.p.t. Mają długość 300 m, szerokość 10-12 m, wysokość 58 m i są przystosowane zarówno do terapii ruchowej (boiska do siatkówki i tenisa) jak też i wypoczynku – leżakowania. Czas przebywania kuracjuszy w „sanatorium” podziemnym wynosi od 3 do kilku godzin w ciągu dnia. Organizowane są także pobyty nocne kilkugodzinne oraz przejścia trasą turystyczno-geologiczną.
W Wieliczce sanatorium podziemne znajduje się na głębokości 200 m p.p.t. W poszczególnych komorach solnych wydzielono miejsca do leżakowania lub spania, a także świetlicę i czytelnię. Kuracjusze przebywają pod opieką pielęgniarek i w kontakcie z lekarzem uzdrowiskowym.
W czasie sanatoryjnych turnusów 21-dniowych, pobyty pod ziemią są zaplanowane kilka razy tygodniowo.
Ruch powietrza w podziemnych przestrzeniach jest regulowany przez budowę ścian zaporowych, a także przez sytuowanie komór do terapii w załamaniach korytarzy aby uzyskać wymagane warunki klimatyczne.
W podziemnych przestrzeniach Wieliczki i Bochni ciśnienie atmosferyczne jest około 20 mm Hg niższe na powierzchni Ziemi.
3. „Groty solne” naziemne
Są to pomieszczenia o powierzchni kilkunastu- do kilkudziesięciu m2, wys. 2,30-2,50 m o różnym kształcie – najczęściej koliste, lub w kształcie wydłużonego prostokąta. Ściany wykonane są z cegieł solno-gipsowych, lub wyklejone bryłami solnymi z soli różnego rodzaju. Na podłodze rozsypuje się okruchy soli kamiennej lub miałką sól różnego pochodzenia.
Nawiew powietrza do groty następuje przez otwory w ścianach, umieszczone na różnej wysokości, najczęściej przy podłodze. Wyprowadzanie powietrza odbywa się przez otwory wentylacyjne w górnej części pomieszczeń.
Po zakończeniu „seansu” – trwającego najczęściej 45 minut, następuje przerwa (15 min) i ewentualnie włączenie lamp UV w celu dezynfekcji powietrza.
W niektórych obiektach montowane są generatory wytwarzające suchy aerozol solny, który wdmuchiwany jest do „groty” w określonej ilości. Istnieją też „groty” wyposażone w urządzenia zwane „minitężnią”, na których cyrkuluje solanka.
Charakterystyka badanych „grot solnych”
Grota I – zbudowana z cegieł z soli morskiej (Morza Czarnego), podłoga wysypana solą;
Grota II – zbudowana z brył soli kłodawskiej i soli z Morza Czarnego, podłoga wysypana solą, także tą rozdrobnioną;
Grota III – zbudowana z soli kłodawskiej, podłoga wysypana solą, aerozol wytwarzany przez generator;
Grota IV – zbudowana z soli z kopalni Bochnia, podłoga wysypana solą z dodatkiem Soli Leczniczej Bocheńskiej;
Grota VI – zbudowana z soli kłodawskiej i soli z Morza Czarnego + generator aerozolu solnego (po korekcie).
Zakres prowadzonych badań i metodyka
Mimo dużej rozpiętości czasu pomiędzy poszczególnymi badaniami zakres pomiarów był podobny i obejmował:
- oznaczenie w aerozolu składników charakterystycznych dla surowca, z którego wytwarzany jest aerozol oraz analizę tego surowca (soli lub solanki);
- ocenę rozprzestrzeniania się tego aerozolu w danym obiekcie lub jego strefie (w przypadku tężni lub morza);
- badania mikroklimatu lokalnego tj. temperatury, wilgotności i ruchu powietrza we wszystkich obiektach.
1. Metodyka pomiarów aerozolu
Próby aerozolu pobierano automatycznym aspiratorem w powtarzalnych warunkach dotyczących: szybkości i przepływu powietrza, czasu poboru próby i objętości powietrza aspirowanego.
Do kanałów zasysających powietrze i aerozol podłączano po dwie płuczki szklane zawierające określoną objętość wody dejonizowanej, jako rozpuszczalnika soli zawartej w aerozolu. W celu zwiększenia powierzchni kontaktu powietrza z wodą i optymalnego rozpuszczenia składników aerozolu, powietrze wprowadzone było przez porowatą piankę szklaną.
Szybkość przepływu powietrza wynosiła 50 l/h. Czas poboru próby: 45 minut (groty solne) lub 60 minut (wyrobiska solne).
Sód, wapń, potas, magnez:
– oznaczano metodą fotometrii płomieniowej (w solach i solankach) lub absorpcyjnej spektrofotometrii atomowej (w aerozolu). Czułość: 0,005 mg/l.
Chlorki:
– oznaczano metodą miareczkową (solanka, roztwór soli) lub przy użyciu elektrody jonoselektywnej (aerozol). Czułość: 0,5 mg/l.
Jodki:
– oznaczano spektrofotometrycznie z wykorzystaniem reakcji katalitycznego utleniania soli ceru (II) (w aerozolu); czułość: 0,005 μ/l lub miareczkowo – metodą jodometryczną (w solach i solankach).
W poszczególnych obiektach pobierano od 10-20 prób powietrza, aspirowanych do dwóch równolegle podłączonych płuczek.
2. Metodyka pomiarów mikroklimatu
Pomiar temperatury i wilgotności oraz ruchu powietrza wykonywano równolegle z poborem prób do badań aerozolu. W niektórych „grotach” i komorach kopalnianych znajdują się urządzenia stale rejestrujące temperaturę i wilgotność powietrza
Obliczenia wskaźników biometeorologicznych dokonano w oparciu o wyniki pomiarów wyżej wymienionych parametrów.
Wyniki badań i pomiarów
Wyniki oznaczania składu chemicznego soli tworzącej ściany obiektów inhalacyjnych (kamiennej z Wieliczki, Bochni i Kłodawy) lub użytej do innych celów w tzw. grotach solnych naziemnych (sól z Morza Martwego, Lecznicza sól Bocheńska – warzona) przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Skład chemiczny soli.
Rodzaj składnikaSole kamienneInne sole
Sól ze ścian w WieliczceSól ze ścian w kopalni w BochniSól z KłodawySól z Morza MartwegoBocheńska sól lecznicza warzona
NaCl61%46,5%95%97%90%
H2O12%6,5%2%0,2%7%
Ca2+1,4%4,6%0,25%0,27%1,5%
Mg2+0,055%0,02%0,02%0,05%0,8%
J-0,2 mg/kg6,7 mg/kg6,7 mg/kg16,6 mg/kg300,0 mg/kg
Części nierozpusz. w wodzie25%38,7%2,0%ślady< 0,5%
Sól mająca być źródłem aerozolu w poszczególnych obiektach różni się głównie stosunkami ilościowymi pomiędzy składnikami charakterystycznymi. W przypadku soli kamiennych różnice te są uwarunkowane czynnikami geologicznymi.
W soli z Bochni i Wieliczki stwierdzono znaczny udział części ilastych – nierozpuszczalnych w wodzie oraz związków wapnia w postaci chlorków. Części ilaste nie występują w soli kamiennej z Kłodawy, zawierającej ponad 90 % NaCl. Podobny skład chemiczny ma sól z Morza Martwego, otrzymana przez odparowanie z niej wody na otwartej przestrzeni i Lecznicza Bocheńska Sól Warzona z Bochni, otrzymana przez odparowanie w warzelni solanek naturalnych.
Sól Bocheńska – uznana za produkt leczniczy charakteryzuje się też bardzo dużą zawartością jodków (~ 300 mg/dm3). Sól ta była użyta tylko w jednym z badanych obiektów jako dodatek do innej soli i wysypana na podłodze „groty”.
Skład chemiczny solanek wykorzystywanych na tężniach przedstawiono w tabeli 2.
Tabela 2. Skład chemiczny solanek i masy morskiej.
Rodzaj składnikaSolanka ciechocińskaSolanka konstancińskaSolanka inowrocławskaWoda morska
mg/dm3
Na+16 00023 00025 8631950,00
Cl-28 07237 80040 9303546,46
Ca2+1 2282 228353128,26
Mg2+667700158242,23
J-4,542,430,300,16
SO42-1015550269573,68
HCO3-396186259140,34
Ogólna zawartość rozpuszczonych soli w %4,786,496,80,66
Zestawienie wyników pomiarów aerozolu w różnych warunkach przedstawiono w tabeli 3.
Tabela 3. Zestawienie wyników pomiarów aerozolu w różnych obiektach.
Miejsce pomiaruNaCl mg/m3J- ?g/m3Inne składniki aerozolu mg/dm3
Kopalnie
Bochnia Komora podziemna 6 próbśr. 16,0< 0,1< 1 mg Ca2+ i Mg2+
Wieliczka Komora podziemna 10 próbśr. 24,0< 0,1ślady Ca2+ i Mg2+ nieoznaczalne ilościowo
Obiekty naziemnie (tzw. groty)
Grota I 11 prób0,5-1,3nie stw.ślad Ca2+ nieoznaczalny ilościowo
Grota II 22 próby0,8-1,4nie stw.ślad Ca2+, K+, Mg2+ < 0,5
Grota III *) 15 prób26,0-494,00,63nie oznaczano
Grota IV 14 prób0,9-4,7nie oznaczanoślad Ca2+, K+, Mg2+ < 0,5
Grota V6,0-8,0nie oznaczanonie oznaczano
Strefa okołotężniowa i nadmorska
Świnoujście1,06-3,80,4-3,10nie oznaczano
Kołobrzeg0,66-2,21ślady-0,27nie oznaczano
Ciechocinek0,24-9,830,083-3,74nie oznaczano
Inowrocław1,6-67,4 **)nie stwierdzononie oznaczano
Konstancin33,0-61,0 ***)2,3-5,9nie oznaczano
*) obiekt z agregatem wytwarzającym suchy aerozol solny. **) przy silnym wietrze od strony tężni. ***) „wewnątrz” obiektu – przy działającym rozpylaczu solanki.
Zestawienie wyników pomiarów bioklimatu w różnych warunkach przedstawiono w tabeli 4.
Tabela 4. Wyniki pomiarów mikroklimatu w różnych obiektach.
Miejsce badańMikroklimat
Temperatura powietrza w °CWilgotność wzgl. powietrza w %Ruch powietrza w m/s
Kopalnie
Bochnia11-1480-930,17-0,21
Wieliczka14-1577-920,27-0,3
Obiekty naziemne (tzw. groty)
Grota I22,6430,11
Grota II17-2051-630,1
Grota IIInie badanonie badanonie badano
Grota IV15,8-18,2560,07
Grota V18,5-20,056-58-
 
Wartości określane jako optymalne dla pomieszczeń zabiegowych18,0-22,035-700,1-0,3
Omówienie i podsumowanie wyników badań
W powietrzu wszystkich badanych obiektów stwierdzono głównie obecność chlorku sodowego ale w bardzo zróżnicowanych stężeniach.
Najwyższe stężenia (przy równomiernym ich rozkładzie w obrębie obiektu) stwierdzano w powietrzu wyrobisk solnych w Bochni (średnio 16,0 mg/dm3) i Wieliczki (średnio 24,0 mg/dm3).
Wysokie stężenia występowały także w powietrzu strefy okołotężniowej w Konstancinie 33,0-60,0 mg/dm3 (w pobliżu urządzeń rozpylających solankę) i w Inowrocławiu (1,60-67,0 mg/dm3) na stanowiskach znajdujących się blisko tężni i przy silnym wietrze od tężni, a także w Ciechocinku (~10 mg/dm3 przy silnym wietrze od tężni).
Urządzenia rozpylające (Konstancin) wytwarzały jednak aerozol grubokroplisty, łatwo opadający, o małym zasięgu rozprzestrzeniania się.
Porównywalne, a nawet wyższe stężenia NaCl można uzyskać w „grotach” solnych z udziałem agregatora wytwarzającego suchy aerozol dawkowany do groty (26,0 - ~ 500 mg/dm3).
W grotach solnych, w których użyto sól różnego rodzaju do wyłożenia części ścian lub budowy innych elementów konstrukcyjnych, oznaczono znacznie niższą zawartość chlorku sodowego w powietrzu: od 0,5-1,4 mg/dm3 powietrza.
Wyższe stężenia (4,7 mg/dm3) oznaczono na stanowiskach pomiarowych usytuowanych tuż przy „ścianie z soli” lub przy podłodze wysypanej okruchami soli i przy znacznej wilgotności powietrza.
Inne składniki mineralne występujące w każdego rodzaju soli użytej do budowy „grot” lub występującej w podziemnych wyrobiskach czy solance (ciechocińskiej, konstancińskiej, inowrocławskiej) oraz wodzie morskiej, zwłaszcza wapń, magnez, potas i jod były wykrywane w pobranych próbach powietrza, lecz w stężeniach śladowych. Jest to uzasadnione znacznie mniejszą zawartością wapnia, magnezu i jodków w samych surowcach, co ilustrują dane zamieszczone w tabelach 1 i 2.
Uzyskane wyniki z pomiarów aerozolu (zamieszczone w tabelach) są też odzwierciedleniem różnic pomiędzy czynnikami mikroklimatu w poszczególnych obiektach.
W wyrobiskach kopalnianych występuje znacznie niższa temperatura, a przy tym większa wilgotność powietrza i jego większy ruch (przewietrzanie). Czynniki te obniżają walory termiczne odczuwalne i powodują konieczność zabezpieczania pacjentów przed ochładzaniem (koce, śpiwory). Równocześnie jednak zarówno ruch powietrza jak też jego duża wilgotność intensyfikują powstawanie aerozolu i powodują jego równomierne rozprzestrzenianie się – a jednocześnie skuteczne przewietrzanie komór. Wilgotne powietrze wchodzące do podziemnych przestrzeni długimi korytarzami ma większą możliwość „porwania”, rozpuszczania i unoszenia soli z dużych powierzchni ścian wyrobiskowych.
W „grotach solnych” naziemnych o niewielkiej kubaturze i ścianach wyłożonych bryłami suchej soli lub wykonanych inną techniką (cegły solne), zapewniany jest komfort termiczny. Wymaganą temperaturę, wilgotność i ruch powietrza uzyskuje się za pomocą sterowanej klimatyzacji. Warunki te jednak nie sprzyjają powstawaniu aerozolu solnego. Wymuszona wymiana powietrza w tych (niewielkich) pomieszczeniach powoduje równocześnie „wyprowadzenie” ewentualnie wytworzonego aerozolu na zewnątrz. Możliwość wytwarzania aerozolu jest uwarunkowana także powierzchnią ścian – znacznie mniejszą w przypadku grot niż w dużych przestrzeniach podziemnych.
Znaczny udział w powstawaniu aerozolu „w grotach” ma sól drobnokrystaliczna, wysypywana na podłodze, zwłaszcza przy odpowiedniej cyrkulacji powietrza (od dołu).
Zawartość aerozolu w powietrzu można zwiększyć przez różne rozwiązania techniczne. Potwierdzają to próby wykonane w niektórych obiektach i ich pozytywne rezultaty w grotach z agregatami wytwarzającymi suchy aerozol. Jego wpływ na drogi oddechowe jest jednak różny od aerozolu wilgotnego.
W ocenie możliwości oddziaływania tzw. grot solnych i przy ich porównaniu z innymi obiektami konieczne jest uwzględnienie czasu ekspozycji na czynniki charakterystyczne dla tych obiektów (aerozol, mikroklimat, inne). Czas przebywania w danym obiekcie decyduje o ilości wdychanego powietrza, a tym samym ilości aerozolu, co ilustrują przeliczenia podane w tabeli 5.
Tabela 5. Zależność między długością przebywania w strefie oddziaływania aerozolu (stężenie aerozolu) i objętością wdychanego w tym czasie powietrza.
Rodzaj obiektu i czasObjętość powietrza wdychanego (m3)Stężenie soli we wdychanej objętości
mg NaClmg J
Grota w Wieliczce lub Bochni ~ 7 h (co najmniej 3x w tyg.)3,1585,0 32,0ślady nieoznacz. < 0,001
Strefa nadmorska 5-8 h (codziennie)2,25-3,68,5-13,70,007- 0,011
Strefa okołotężniowa 2 h (codziennie) Ciechocinek Konstancin Inowrocław0,98,8 30,0 8,0 (44)*0,003 0,005 nie stwierdz.
Jaskinia solna naziemna 45 minut0,340,45 - 1,6< 0,001
W wersji z agregatorem solnym 45 minut0,34Do 170,0!nie oznaczano J
*) przy silnym wietrze od strony tężni.
Przez osoby korzystające z pobytu w „grotach solnych”, zwłaszcza w środowisku wielkomiejskim, pozytywnie oceniana jest atmosfera tych pomieszczeń – cisza, spokojna muzyka, wygodne miejsce odpoczynku, miłe otoczenie i oświetlenie – sprzyjające relaksowi i odprężeniu.
Nie można jednak utożsamiać pobytu w „grocie” z pobytem na kuracji w uzdrowisku nadmorskim lub ekspozycją na aerozol tężniowy.
Nieuzasadnione jest też eksponowanie w reklamie „grot” obecności jodków w powietrzu tych pomieszczeń.
Stwierdzone w badaniach i omówione wyżej różnice pomiędzy „grotami” a innymi obiektami do aerozoloterapii wskazują, że dla uznania „grot solnych” za obiekty lecznicze konieczne jest przeprowadzenie obserwacji klinicznych, zgodnie z obowiązującymi zasadami dla procedur leczniczych.
Piśmiennictwo
1. Bioklimat uzdrowisk polskich. Pr. Zbior. WKiŁ, Warszawa 1978.
2. Garbalewski Cz.: Charakterystyka aerozolu morskiego i mikroklimatu strefy brzegowej. Probl. Uzdrow. 1988, nr 3-4 (245-246), s. 63-74.
3. Latour T.: Obiekty subteraneoterapii w Polsce. Poznań, 1992.
4. Latour T., Jastrzębska B., Nowacka A., Burkacka E., Glinka M.: Badania fizyczne i bakteriologiczne czynników i tworzyw leczniczych uzdrowiska Świnoujście. Poznań 1980 (maszynopis IB).
5. Latour T., Czajka K., Drobnik M., Sziwa D.: Badania mikroklimatu w strefie przytężniowej w Inoworcławiu. Poznań, 2004 (maszynopis) + Aneks.
6. Ponikowska I., Marciniak K., Graczykowska-Koczorowska A.: Wykorzystanie mikroklimatu tężniowego w Ciechocinku do leczenia nadczynności tarczycy. Balneol. Pol. 1979, t. 24, s. 603-610.
7. Ponikowska I.: Zachowanie się ciśnienia tętniczego krwi u chorych w warunkach mikroklimatu tężniowego Ciechocinka. Balneol. Pol. 1989, t. 31, s. 9-31.
otrzymano: 2006-05-26
zaakceptowano do druku: 2006-07-17

Adres do korespondencji:
Państwowy Zakład Higieny
ul. Słowackiego 8, 60-823 Poznań
tel. (0-61) 847-01-82

Balneologia Polska 3/2006